Способ бурения скважин

Способ бурения скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 15.02.79 (21) 2726678/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Е 21 В 21/L4

Гоеударетвеииык комитет (53) УДК 622.243..14 (088.8) Опубликовано 07.10.81. Бюллетень №37

Дата опубликования описания 17.10.81 по аелам изобретеиий и открытий

4 с

Б. Г. Дуганов, Б. М. Зильберварг, В. А. Сафонов, И. -Й.Хкачук и В. Е. Денисенко (72) Авторы изобретения

М

1

Харьковский авиационный институт им. Н. Е. Жуковского (7! ) Заявитель

I (54) СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВА>КИН

Изобретение относится к горному делу, а именно к технологии бурения нефтяных, газовых и. взрывных скважин с очисткой забоя в йроцессе бурения.

Известен способ бурения скважин, при котором сжатый воздух перед продувкой забоя охлаждают в вихревых трубах (1).

Способ включает следующие операции: разрушение горной породы породоразрушающим инструментом, очистку забоя продувкой его сжатым воздухом и выносом шлама через затрубное пространство путем подачи сжатого воздуха в направлении выноса шлама, который при этом эжектируется выходящим потоком.

Однако сжатый воздух выходит из вихревых труб с температурой +40 С и выше, что недостаточно для эффективного охлаж- 15 дения породоразрушающего органа, вследствие чего буровое оборудование преждевременно выходит из строя. Кроме того, при бурении скважин обоими вышеупомянутыми способами при продувке сжатым возду- . хом в стенках скважин образуются каверны (особенно в трещиноватых породах), приводящие к обрушению (около 10% всех

2 скважин), что приводит к увеличению затрат времени и средств.

Известен способ бурения скважин, включающий разрушение горной породы и очистку забоя от выбуренной породы путем подачи в колонну бурильных труб смеси газообразного агента и жидкости, разделения этой смеси на забое в вихревой трубе и подачи газообразного агента на забой, а жидкости — в затрубное пространство (2).

Недостатком данного способа является то, что нельзя в качестве жидкости использовать высоковязкие термореактивные растворы для закрепления в процессе бурения стенок скважины. Кроме того, затруднена сепарация высоковязких жидкостей и проникновение их в поры пород, слагающих стенки скважины.

Цель изобретения — повышение надежности сепарации жидкости, повышение проникающей способности жидкости в породу стенок скважины и возможность использования термореактивных растворов для закрепления пород в процессе бурения.

8?0669

5 0

20

Зо формула изобретения

Это достигается тем, что перед подачей жидкости в затрубное пространство ее нагревают в потоке газообразного агента.

При эТом промывочную жидкость подают в количестве от 10 до 50% расхода воздуха. При подаче промывочной жидкости менее 10% не наблюдалось упрочнения стенок скважинМ и улучшения охлаждения долота, при подаче жидкости от 10 до 50% наблюдалось наиболее эффективное упрочнение стенок скважины и охлаждение долота. При увеличении расхода промывочной жидкости свыше 50% ухудшалась работа вихревой трубы, не вся жидкость попадала в затрубное пространство, часть ее попада- . ла в долото, что ухудшало условия бурения.

Наблюдались срывные режимы работы эжекторных насадок. При осуществлении этого способа процесс охлаждения воздуха начинается еще в бурильных трубах за счет теплообмена между жидкостью и воздухом. Наличие жидкости увеличивает эффективность процесса охлаждения в вихревой трубе. Кроме того, промывочная жидкость, поступающая с воздухом в затрубное пространство, смачивает стенки скважин, предотвращая тем самым появление трещин каверн, приводящих к обрушению.

В результате нагревается жидкость, уменьшается ее вязкость, тем самым облегчается ее проникновение в поры породы и обеспечивается их крепление.

На чертеже изображена схема бурения скважины с очисткой ее забоя по предлагаемому способу.

Пример. Способ бурения скважин осуществляют буровым станком типа 2 СБШ-200 в Балаклавском рудоуправлении.

Горная порода разрушается посредством вращающихся шарошек 1.

В процессе бурения в бурильные трубы 2 нагнетается от компрессора (на чертеже не показан) сжатый воздух с температурой 96 С и давлением 3,2 атм и вспрыскивается вода (или полимерцементный раствор с расходом 4л/мин, что составляло 50% от расхода сжатого воздуха) . Затем водовоздушная смесь подается в вихревую трубу 3, где за счет вихревого эффекта происходит энергетическое разделение смеси на горячий поток 4 (включающий около 40% общего потока воздуха и всю воду) и холодный воздушный поток 5. Холодный воздушный поток 5 поступает по каналам 6 и 1ларошкам 1 для их охлаждения и по ка35 0

50 налу 7 — на забой 8 для очистки его от шлама. Температура холодного воздушного потока 5 на выходе из вихревой трубы 3 равняется +20 С.

Горячий поток 4 выбрасывается в затрубное пространство 9 через эжекторные насадки 10 в направлении движения шлама на высоте 0,8 м от 8 скважины.

За счет теплообмена между промывочной жидкостью и сжатым воздухом значительно снижается температура последнего, и в результате более эффективно охлаждаются породоразрушающие органы. При этом стойкость шарошек возросла с 400 м при бурении известными способами) до 900 м что позволяет значительно уменьшить затраты времени и средств на замену и ремонт бурового оборудования.

Кроме того, отработанная в вихревой трубе жидкость, поступающая в затрубное пространство, смачивая стенки скважины, предотвращает их от обрушения в процессе бурения. Так, на балаклавском рудоуправлении было произведено бурение 95 скважин глубиной до 10 м, ни одна из пробуренных предложенным способом скважин не обрушилась.

При бурении скважин предлагаемым способом только одним буровым станком с годовой программой 36.000 п.м. экономический эффект составит 1.260 рублей в год.

Способ бурения скважин, включающий разрушение горной породы и очистку забоя от выбуренной породы путем подачи в колонну бурильных труб смеси газообразного агента и жидкости, разделения этой смеси на забое и подачи газообразного агента на забой, а жидкости — в затрубное пространство, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности сепарации жидкости, повышения проникающей способности жидкости в породу стенок скважины и возможности использования термореактивных растворов, перед подачей жидкости в затрубное пространство ее нагревают в потоке газообразного агента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 2861780, кл. 255 — 303, опублик. 1958.

2. Патент США № 3094175, кл. 175 — 69, опублик. 1963 (прототип).

870669

Редактор С. Суркова

Заказ 8515/33

Составитель В. Никулин

Техред 3. Бойкас Корректор 1О Макаренко

Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4